电缆保护层测试和故障定位（三）

本节将介绍电缆外护套故障预定位的方法和原理，并列出这些方法的优缺点。在介绍之前，先强调一下后面文章中所用的符号的含义：

文章中所用物理符号的含义

其中，L为电缆的总长度，下标为N的代表故障电缆近端的物理量，F代表故障电缆远端的物理量。

使用比较法或电压降法进行预定位

根据下图所示，测试时在电缆屏蔽层和大地之间连接一个恒流源G（用Black表示）。进行测试时，被测电缆的两端需要全部断开，以防突然上电造成事故！如果电缆外护套存在故障，那么从仪器中流出的电流经过故障点电阻（Rfault），流经大地，返回仪器。

电流流过的距离为LN（从电缆近端到故障点），又因为屏蔽中存在电阻，所以会产生几毫伏的电压UN。

将电压表连接到测试系统中（没有故障的回路，用Green表示），可以使用故障电缆的线芯或其它完整电缆的屏蔽或线芯进行连接。电压表测量到的电压即为UN。

对于电压表使用的线芯，因为没有电流流过，所以线芯电阻不会被计入*终的电压测量值中。这也是电压降法相比于电桥法的优势之一。

在第二次测量时，恒流源加在辅助测量电缆和大地之间（辅助测量电缆为没有问题的电缆，用White表示）。电流流经辅助测量电缆，从故障电缆屏蔽层远端流向故障点，*终流入大地返回仪器。

此时电压表的接法不变，测量到的是故障电缆屏蔽层远端到故障点处的电压，即LF段屏蔽层产生的电压UF。同理电压表使用的线芯没有电流流过不会产生电压降。

根据

导体的电阻和导体长度成正比。因此电流恒定时，电压之比等于电阻之比，而电阻之比等于各段导体的长度之比。从而通过计算电压的比值，即可得到故障点的距离。

使用电压降法预定位故障点时，*重要的*是持续、稳定、可识别的电流。如果两次测试时使用的电流不同，会造成很大的测量误差。有两种方法可以避免上述测量误差。*种方法是使用高质量的恒流源，提供满足测量精度要求的电流。第二种方法是每次测试完毕后先计算出电阻数值，在进行下次测试。使用电阻值求故障点位置可以避免电流不同时引起的误差。

测试时，连线处的接触电阻会对测量精度产生一些影响。如果对精度要求较高，请注意降低接触电阻。

有时，测试的现场情况可能比较复杂，一段电缆的外护套有多处破损。这时，使用电压降法预定位故障点的精度*比较低了。对于有两个以上故障点的电缆，需要调整仪器输出电压，随着测试电压不断升高，击穿电压较低的故障点先被定位出来，随后击穿电压较高的故障点才能被定位出来，如下图所示。测试仪器并不能判断哪个故障点是*个，哪个是第二个，因此仪器会给出这两个故障点之间的一个位置（通常是电缆长度的一半）。如果测试结果为故障点位于50%的电缆长度处，那么*要进行更详细的测试，判断电缆外护套有多个故障点还是单一故障点确实位于电缆中央。

使用双极性电压降法测试

为了提高电压降法预定位电缆外护套故障的准确性，可以使用双极性法测试。双极性法可以有效降低热效应和化学物质产生的干扰。

导体上的温差可能会导致导体发生极化，产生极化电压，如果在测量过程中把这个电压纳入计算，将会极大地影响测量的准确性。一些化学元素也会产生干扰电压，例如金属矿石和土壤中的盐分。另外湿度也会影响*终的测量结果。使用双极性法测试可以排除这些干扰因素的影响，使测量结果更*。

电压降法的优点和缺点

电压降法的优点有：

•相比于电桥法，电压降法的预定位精度显著提高

•高灵敏度

•可以忽略辅助测量线缆的电阻

•可以忽略屏蔽和线芯电阻的区别

•不需要进行复杂的计算

•测量时间短，不需要等待电桥平衡

•对测试线的接触电阻不敏感

电压降法的缺点有：

•对于一段线缆上的多点故障不能有效定位

使用电桥法进行预定位

不同于电压降法使用电压进行位置计算，电桥法通常使用电阻比值进行计算。因此一切会干扰电阻数值的因素都必须被排除，电桥与被测电缆的接触电阻也需要特别注意。测试者可以通过清理连接面、使用大夹钳替代小夹子连接等方法降低接触电阻。

电桥法测量时，接入测试系统的电缆的电阻必须均匀，并且在测量过程中不能有任何变化。一些老旧、内部有水或存在腐蚀的电缆，它们的屏蔽层电阻*不能满足要求。另一些屏蔽层有交联或接头的电缆也不能满足测试需求。如果对这些问题不加以考虑，*后得出的测量结果可能偏差过大。

对于外护套上有石墨涂层的电缆，因为石墨层电阻较小，测试电流不经过大地，而是经过石墨涂层流回仪器。

电缆外护套故障的预定位可以通过高压电桥完成，在测试时需要连接一根参比电缆，此电缆必须完整且没有外护套故障。下图是电桥法预定位的接线图。

可以使用任何高压电源提供测试电压。

调整完电桥后，可以通过下式计算故障点距离：

电桥法测量的缺点

电桥法测量干扰因素很多，例如：

•测量电流的强度：电流强度对测量的*度有影响；定位外护套故障需要较大电流和电压

•环路电阻

•高压发生器和测量系统的接入电阻，电位计和测量系统的接入电阻

•电位计的灵敏度

•电位计的线性度

•测试线的接触电阻会影响*度

• 不能检测多处故障